JPH0664231B2 - 光学ヘツド用有限倍率レンズ - Google Patents

光学ヘツド用有限倍率レンズ

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JPH0664231B2
JPH0664231B2 JP60089294A JP8929485A JPH0664231B2 JP H0664231 B2 JPH0664231 B2 JP H0664231B2 JP 60089294 A JP60089294 A JP 60089294A JP 8929485 A JP8929485 A JP 8929485A JP H0664231 B2 JPH0664231 B2 JP H0664231B2
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optical
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magnification lens
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洋 吉利
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光学ヘッドにおける対物レンズとして用いら
れるレンズに関するものである。
〔発明の概要〕
本発明は、上記の様な光学ヘッド用レンズにおいて、所
定の光学定数を有する単一のアクリル樹脂製有限倍率レ
ンズの屈折表面を所定の形状の非球面とすることによっ
て、高い結像性能を低いコストで得ることができる様に
したものである。
〔従来の技術〕
光ディスク等の光学記録媒体に対する情報の記録や再生
のために、光学ヘッドが用いられる。そしてこの光学ヘ
ッドにおける対物レンズは、光軸上のスポットサイズが
実質的には回析のみによって制限される様に、回折限界
の結像性能を有している必要がある。
ところでこの様な対物レンズとしては、数枚の球面ガラ
スレンズを組み組わせた無限倍率の組み合わせレンズ
が、従来は一般的に用いられていた。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながらこの様な組み合わせレンズは、複数枚のレ
ンズを必要とし、またレンズ相互の位置調整が必要であ
るために、非常に高価である。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明による光学ヘッド用有限倍率レンズ14は、アクリ
ル樹脂から成り、有限系の開口数NA′、焦点距離f、結
像倍率β、作動距離WD及び中心厚dが夫々、 0.4<NA′<0.5 1.8mm<f<3.0mm 0.25<β<0.35 1.6mm<d<2.0mm 0.8mm<WD<2.0mm の値を有すると共に、 光軸方向及びこの光軸方向に垂直な方向を夫々Z軸方向
及びY軸方向としたときに、 但しCv:ベース曲率 K:円錐定数 A,B,C,D:非球面係数 と表わされる非球面の屈折表面が、 0.5mm <Cv<0.8mm −0.3<K<−0.2 −5×10 mm <A<−1×10 mm −2×10 mm <B<0mm −6×10 mm <C<2×10 mm −3×10 mm <D<0mm −0.6mm <Cv<−0.3mm −5.2<K<−2.9 2×10 mm <A<3×10 mm −2×10 mm <B<0mm −3×10 mm <C<3×10 mm −4×10 mm <D<2×10 mm の値を有している。但し、添字1及び2は、夫々光源側
及び光学記録媒体側の屈折表面を示している。
〔作 用〕
本発明による光学ヘッド用有限倍率レンズ14は、光軸上
での収差が極めて少なく且つ視野も広いという高い結像
性能を有しており、しかも両方の屈折表面間の偏心や軸
心の傾きに対しても結像性能の劣化が少ない。
またアクリル樹脂から成っているので、成形が容易であ
り、複屈折も生じにくくこのことによっても高い結像性
能を有している。
〔実施例〕
以下、本発明の第1〜第3実施例を第1図〜第7図を参
照しながら説明する。
第1図は、これら3つの実施例を適用した光学ヘッドの
要部を示している。この光学ヘッド11では、実際にはビ
ームスプリッタや1/4波長板等が使用されているが、
これらの光学素子の光学機能を屈折率=1.51072、軸上
の厚さ=3.0mmの光学ガラス(BK7)12で表わしている。
また、光学記録媒体(図示せず)の表面には透過性を有
する保護膜が通常は形成されているが、この保護膜の光
学機能を屈折率=1.55、軸上の厚さ=1.2mmのポリカー
ボネート13で表わしている。
そしてこれらの光学ガラス12とポリカーボネート13との
間に、アクリル樹脂から成り屈折率=1.49である単一の
有限倍率レンズ14が配置されている。ところでこの有限
倍率レンズ14の両方の屈折表面は、光軸方向及びこの光
軸方向に垂直な方向を夫々Z軸方向及びY軸方向とした
ときに、 と表わされる非球面である。但し、Cvはベース曲率つま
り光軸上における曲率、Kはその値によって真円や楕円
等を表わす円錐定数、A〜Dは非球面係数である。
以下に第1〜第3実施例の結像性能を示すが、これらの
結像性能は、上記の光学ガラス12、有限倍率レンズ14及
びポリカーボネート13を1つの光学系とみなしたときの
光学系の結像性能を示している。
第2図、第4図及び第6図は、夫々第1〜第3実施例の
横収差を示すグラフであり、第3図、第5図及び第7図
は、夫々第1〜第3実施例の波面収差のrms値を示すグ
ラフである。また第2図、第4図及び第6図の夫々のA
及びBは、ビーム15が半画角W=0.00゜で入射した場合
のメリジオナル平面内及びサジタル平面内における横収
差を示しており、第2図、第4図及び第6図の夫々のC
及びDは、ビーム15が半画角W=1.00゜で入射した場合
のメリジオナル平面内及びサジタル平面内における横収
差を示している。
なお第1実施例では、有限倍率レンズ14の有限系の開口
数NA′、無限系の開口数NA、焦点距離つまり主平面から
焦点までの距離EFL、後側焦点距離つまり光学記録媒体
側の屈折表面から光学距離媒体側の焦点まで距離BFL、
前側焦点距離つまり光源側の屈折表面から光源側の焦点
までの距離FFL、結像倍率β、中心厚d、入射瞳径EPD、
また作動距離WD、光源と光学ガラス12との距離lを、 NA′=0.45、NA=0.5441、 EFL=1.8700mm、 BFL=0.3393mm、 FFL=0.6871mm、 β=0.285、d=1.635mm、 EPD=2.035mm、WD=0.872mm、 l=5.874mm とし、更に有限倍率レンズ14の光源側の屈折表面を示す
係数Cv、K、A〜Dと、光学記録媒体側の屈折
表面を示す係数Cv、K、A〜Dを Cv=0.75257054mm 、 K=−0.23787001、 A=−4.078963×10 mm 、 B=−1.143360×10 mm 、 C=−5.198792×10 mm 、 D=−2.425900×10 mm 、 Cv=−0.56893912mm 、 K=−5.19443130、 A=2.325279×10 mm 、 B=−8.360354×10 mm 、 C=−2,695331×10 mm 、 D=1.623031×10 mm とした。
また、第3図は有限倍率レンズ14において光源側の屈折
率面に対する光学記録媒体側の屈折表面の偏心がない場
合の波面収差であるが、偏心と波面収差との関係とし
て、この第1実施例では 偏心 W=0.00゜ W=1.00゜ 0μm 0.001λ 0.008λ 50 0.027λ 0.056λ 100 0.079λ 0.126λ という結果を得た。
また第2実施例では、 NA′=0.45、NA=0.5515、 EFL=2.3300mm、 BFL=0.7117mm、 FFL=0.2342mm、 β=0.286、d=1.808mm、 EPD=2.57mm、WD=1.378mm、 l=7.913mm、 Cv=0.60931249mm 、 K=−0.2610509、 A=−2.089403×10 mm 、 B=−3.185576×10 mm 、 C=−4.373529×10 mm 、 D=−2.632614×10 mm 、 Cv=−0.41799629mm 、 K=−2.94594730、 A=−2.497962×10 mm 、 B=−1.143671×10 mm 、 C=−2.882019×10 mm 、 D=−3.033040×10 mm とした。
そして、有限倍率レンズ14の両方の屈折表面間の偏心と
波面収差との関係として、この第2実施例では、 偏心 W=0.00゜ W=1.00゜ 0μm 0.001λ 0.013λ 50 0.029λ 0.057λ 80 0.053λ 0.094λ 100 0.073λ 0.120λ という結果を得た。
また第3実施例では、 NA′=0.45、NA=0.5524、 EFL=2.7022mm、 BFL=1.0314mm、 FFL=−0.1441mm、 β=0.285、d=1.947mm、 EPD=3.005mm、WD=1.807mm、 l=9.688mm、 Cv=0.52509612mm 、 K=−0.28488068、 A=−1.338984×10 mm 、 B=−9.190245×10 mm 、 C=−2.766623×10 mm 、 D=−5.119615×10 mm 、 Cv=−0.33924821mm 、 K=−3.23491050、 A=−1.217193×10 mm 、 B=−2.571044×10 mm 、 C=−1.362808×10 mm 、 D=9.868497×10 mm 、 とした。
そして、有限倍率レンズ14の両方の屈折表面間の偏心と
波面収差との関係として、この第3実施例では、 偏心 W=0.00゜ W=1.00゜ 0μm 0.002λ 0.017λ 50 0.036λ 0.061λ 80 0.061λ 0.097λ 100 0.081λ 0.124λ という結果を得た。
以上に示した横収差及び波面収差のグラフから明らかな
様に、第1〜第3実施例の有限倍率レンズ14は、光軸上
での収差が極めて少なく、且つ像高の大きい値に対して
も収差が少なくて視野が広い、という高い結像性能を有
している。
そしてこの様に有限倍率レンズ14の視野が広いと、この
有限倍率レンズ14と光源等との間にそれ程には高い組立
精度が要求されない。従って、光学ヘッド11のコストを
低減させることができる。
また、有限倍率レンズ14の両方の屈折表面間の偏心と波
面収差の関係から明らかな様に、第1〜第3実施例の有
限倍率レンズ14は、両方の屈折表面間の偏心やレンズの
軸心の傾きに対しても、結像性能の劣化が少ない。
また、第1〜第3実施例の有限倍率レンズ14は、入射瞳
径を小さくしてあるので、焦点距離が短かく、共役長も
短かい。従って、光学ヘッド11は小型である。
また、第1〜第3実施例の有限倍率レンズ14は、中心厚
dが所定の値を有しているが、この値が小さ過ぎると、
両方の屈折表面間の偏心が起こり易く、また十分なエッ
ジ圧を確保できないために精密な成形を行うことができ
なくなる。逆に中心厚dの値が大き過ぎると、終点距離
が同じであれば、十分な作動距離を確保することができ
なくなる。
また、第1〜第3実施例の有限倍率レンズ14は、アクリ
ル樹脂から成っているので、インジェクションモールド
で容易に成形することができてコストが低く、材料の流
れの不均一さに起因する複屈折も生じにくい。
なお、第1〜第3実施例の有限倍率レンズ14において、
上述の様に中心厚dとして所定の値を採用した以外に、
有限系の開口数NA′、焦点距離f、結像倍率β及び作動
距離WDとして所定の値を採用しているのは、有限倍率レ
ンズ14を光学ヘッド11の対物レンズとして実際に作動さ
せるためにはこれらの値が望ましいからである。逆に、
これらの値を採用しなければ、有限倍率レンズ14を光学
ヘッド11の対物レンズとして実際に作動させることが困
難である。
また、ベース曲率Cv、円錐定数K及び非球面係数A〜D
を所定値にしているのは、少なくとも、これらの値を採
用することによって、第2図〜第7図に示した様に高い
結像性能を得ることができるからである。特に、第1〜
第3実施例において説明した屈折表面の偏心と波面収差
との関係から明らかな様に、製造装置の性能等に起因し
て80μm程度の偏心が生じても、波面収差のrms値が0.0
7λというマレシャルの許容量以下であり、結像性能の
劣化が少なくて、回折限界の結像性能を得ることができ
る。逆に、これらの値を採用しなければ高い結像性能を
得ることができない可能性がある。
つまり、少なくとも、有限系の開口数NA′、終点距離
f、結像倍率β、中心厚d、作動距離WD、ベース曲率C
v、円錐定数K及び非球面係数A〜Dとして所定の範囲
の値を採用していれば、その他の諸元が特定の範囲内に
なくても、有限倍率レンズ14を光学ヘッド11の対物レン
ズとして実際に作動させることができ且つ高い結像性能
を得ることができる。
〔発明の効果〕
本発明による光学ヘッド用有限倍率レンズは、所定の光
学定数を有する単一のアクリル樹脂製有限倍率レンズの
屈折表面を所定の形状の非球面とすることによって、高
い結像性能を得ることができる様にしたものである。
従って、成形が容易であり、複数のレンズ相互間の位置
調整も不要であるので、この光学ヘッド用有限倍率レン
ズはコストが低い。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例を適用した光学ヘッドの要部を
示す側面図、第2図、第4図及び第6図は夫々第1〜第
3実施例の横収差を示すグラフ、第3図、第5図及び第
7図は夫々第1〜第3実施例の波面収差を示すグラフで
ある。 なお図面に用いられた符号において、 11……光学ヘッド 14……有限倍率レンズ である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】アクリル樹脂から成り、有限系の開口数N
    A′、焦点距離f、結像倍率β、作動距離WD及び中心厚
    dが夫々、 0.4<NA′<0.5 1.8mm<f<3.0mm 0.25<β<0.35 1.6mm<d<2.0mm 0.8mm<WD<2.0mm の値を有すると共に、 光軸方向及びこの光軸方向に垂直な方向を夫々Z軸方向
    及びY軸方向としたときに、 但しCv:ベース曲率 K:円錐定数 A,B,C,D:非球面係数 と表わされる非球面の屈折表面が、 0.5mm <Cv<0.8mm −0.3<K<−0.2 −5×10 mm <A<−1×10 mm −2×10 mm <B<0mm −6×10 mm <C<2×10 mm −3×10 mm <D<0mm −0.6mm <Cv<−0.3mm −5.2<K<−2.9 2×10 mm <A<3×10 mm −2×10 mm <B<0mm −3×10 mm <C<3×10 mm −4×10 mm <D<2×10 mm の値を有している光学ヘッド用有限倍率レンズ。 (但し、添字1及び2は、夫々光源側及び光学記録媒体
    側の屈折表面を示している。)
JP60089294A 1985-04-25 1985-04-25 光学ヘツド用有限倍率レンズ Expired - Lifetime JPH0664231B2 (ja)

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JPS6310119A (ja) * 1986-07-02 1988-01-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd 大口径単レンズ
JPS6425113A (en) * 1987-07-21 1989-01-27 Mark Kk Finite system large aperture single lens
JP2694972B2 (ja) * 1988-07-12 1997-12-24 松下電器産業株式会社 光ヘッド装置

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